(57)【要約】  電池モジュール（１０）は、電池ホルダ（１４）において、一方側に正極が配置され、他方側に負極が配置されるように保持された複数の円筒形の電池（１１）と、複数の電池の正極側に配置された複数の正極集電板（１８ｂ）、（１８ｃ）と、複数の電池の負極側に配置された複数の負極集電板（２２ａ）、（２２ｂ）、（２２ｃ）と、電池ホルダ（１４）における、電池（１１）が収容可能な収容部に配置されると共に、複数の電池に平行に配置されたバスバー（１３ａ）、（１３ｂ）とを含む。バスバーは、複数の正極集電板のうち、１つの正極集電板と、複数の負極集電板のうち、１つの負極集電板とに両端が接続される。
2018061737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ホルダにおいて、一方側に正極が配置され、他方側に負極が配置されるように保持された複数の円筒形の電池と、
前記複数の電池の正極側に配置された複数の正極集電板と、
前記複数の電池の負極側に配置された複数の負極集電板と、
前記電池ホルダにおける、前記電池が収容可能な収容部に配置されると共に、前記複数の電池に平行に配置されたバスバーと、を備え、
前記バスバーは、前記複数の正極集電板のうち、１つの前記正極集電板と、前記複数の負極集電板のうち、１つの前記負極集電板とに両端が接続される、電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記電池ホルダは、前記複数の電池を１つずつ収容して保持する前記収容部としての第１収容部を有し、
前記バスバーは、前記電池ホルダに形成され前記第１収容部と同一の形状で同一の大きさの前記収容部としての第２収容部に収容されて保持される、電池モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記電池ホルダに収容される前記複数の電池は、前記複数の正極集電板および前記複数の負極集電板によりそれぞれ並列に接続される複数の並列群により構成され、
前記複数の正極集電板はそれぞれ同一形状を有すると共に、前記複数の負極集電板はそれぞれ同一形状を有し、
前記複数の並列群は、同一数の複数の電池により構成され、隣接される並列群同士が前記バスバーにより直列にされる、電池モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の電池モジュールにおいて、
前記複数の正極集電板と前記複数の負極集電板とは前記バスバーに相対する箇所の形状が相違し、
所定の並列群に対応する前記正極集電板が前記バスバーの一端に接続されると共に、前記所定の並列群に隣接する並列群に対応する前記負極集電板が前記バスバーの他端に接続される、電池モジュール。
【請求項５】
請求項３に記載の電池モジュールにおいて、
前記複数の並列群は、直列にされる並列群が複数行および複数列に形成され、
前記複数の並列群の直列接続の始端と終端とが前記電池ホルダの同一辺に設けられる、電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電池モジュールとして、特許文献１に記載された構成が知られている。この構成では、電池ホルダに相当する電池ケースに形成された複数の円筒孔に円筒型の電池が１つずつ収容される。電池ケースの両側には、正極集電板及び負極集電板にそれぞれ相当する２つのプレートが配置され、２つのプレートには、複数の電池の正極端子及び負極端子がそれぞれ溶接により接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４−１３２６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池モジュールでは、用途及び仕様によって多種多様な形状または構成が要求される。例えば、電池モジュールでは、同じサイズでも、電池の種類、直列接続する数、及び並列接続する数等の接続パターンの変更が頻繁に行われる。このとき、接続パターンの変更の度に、多くの部品の設計変更及び検証が必要になるので、製造時間及び製造コストが増大する原因となる。また、接続パターンが変わると、電池ホルダの構造を大きく変更する必要が生じる。一方、一部の電池で残りの電池に対し、正極側及び負極側を変更して電池の向きを変更して複数の電池の直列接続数及び並列接続数を変えることも考えられるが、電池の向きが変更されることにより構造が複雑になる。【０００５】
本開示の目的は、電池の向き及び電池ホルダを変更することなく、電池の接続パターンを変更可能な電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様である電池モジュールは、電池ホルダにおいて、一方側に正極が配置され、他方側に負極が配置されるように保持された複数の円筒形の電池と、複数の電池の正極側に配置された複数の正極集電板と、複数の電池の負極側に配置された複数の負極集電板と、電池ホルダにおける、電池が収容可能な収容部に配置されると共に、複数の電池に平行に配置されたバスバーと、を備え、バスバーは、複数の正極集電板のうち、１つの正極集電板と、複数の負極集電板のうち、１つの負極集電板とに両端が接続される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係る電池モジュールによれば、電池の向き及び電池ホルダを変更することなく、電池の接続パターンを変更可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の１例における電池モジュールの全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す電池及びバスバーを上方から見た図である。
【図３】図１に示す正極集電板を上方から見た拡大図である。
【図４】図１に示す負極集電板を上方から見た拡大図である。
【図５】図１において、電池ホルダに電池を収容した状態で、図１のＡ−Ａ断面に相当する拡大図である。
【図６】実施形態の別例における電池モジュールを示している図５に相当する図である。
【図７】実施形態の別例における電池モジュールを構成する正極集電板を示している図３に対応する図である。
【図８】実施形態の別例における電池モジュールを構成する負極集電板を示している図４に対応する図である。
【図９】実施形態の別例における電池モジュールを構成する複数の電池及びバスバーと、正極集電板との位置関係を示している上方から見た略図である。
【図１０】実施形態の別例における電池モジュールを構成する複数の電池及びバスバーと、負極集電板との位置関係を示している上方から見た略図である。
【図１１】実施形態の別例における電池モジュールの全体構成を示している分解斜視図である。
【図１２】図１１において、電池の接続状態を説明するための図であって、電池ホルダを省略して示している図１１のＢ−Ｂ断面相当図である。
【図１３】実施形態の別例における電池モジュールの全体構成を示している分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の１例である電池モジュールについて詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。本明細書において「略〜」との記載は、略同一を例に挙げて説明すると、完全に同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。また、「端部」の用語は対象物の端及びその近傍を意味するものとする。また、以下で説明する形状、材料、個数、数値などは説明のための例示であって、電池モジュールの仕様により変更が可能である。以下では同様の構成には同一の符号を付して説明する。
【００１０】
図１は、電池モジュール１０の全体構成を示す分解斜視図である。電池モジュール１０は、複数の電池１１が並列接続される複数の並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃを、後述する円筒形のバスバー１３ａ、１３ｂを介して直列接続することにより、所定の電圧と所定の容量とを得るようにしたものである。ここでは、１５個の電池１１が用いられる例を示している。
【００１１】
具体的には、電池モジュール１０では、図１（ｃ）に示す１５個の電池１１について、一方側（図１の上側）に正極が配置され、他方側（図１の下側）に負極が配置されるように、整列配置された状態で、電池ホルダ１４に収容して保持されている。そして、１５個の電池１１の正極側に正極側集電部１６が配置され、負極側に負極側集電部２０が配置され、ポスト２４，２５を介して適当な締結部材（図示せず）により正極側集電部１６と負極側集電部２０とが締結される。
【００１２】
図１では、互いに直交する３軸方向として、高さ方向Ｈ、縦方向Ｌ、横方向Ｗを示した。高さ方向Ｈは、電池１１の長手方向であり、図１の上下方向である。縦方向Ｌは電池ホルダ１４を上方から見た場合の長手方向であり、横方向Ｗは電池ホルダ１４を上方から見た場合の短手方向である。上方、下方は説明の便宜上用いる用語である。
【００１３】
電池１１は、充放電可能な二次電池である。二次電池としては、リチウムイオン電池が用いられる。これ以外に、ニッケル水素電池、アルカリ電池等を用いてもよい。図１（ｃ）に、電池モジュール１０に収容配置される状態における１５個の電池１１とバスバー１３ａ、１３ｂとの斜視図を示す。図１では、バスバー１３ａ、１３ｂを斜格子部で示している。
【００１４】
図２は、図１に示す電池１１及びバスバー１３ａ、１３ｂを上方から見た図である。１５個の電池１１は、５個ずつまとまって配置される電池１１を１つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃとして、３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃに分けられている。３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうち、縦方向Ｌの一端（図２の右端）に配置される並列群１２ａは正極端側の電池であり、縦方向Ｌの他端（図２の左端）に配置される並列群１２ｃは負極端側の電池である。また、３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃにおいて、縦方向Ｌの中間の並列群１２ｂは、正極端側及び負極端側の並列群１２ａ、１２ｃの間に接続される。このとき、３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃを直列接続するために、２つの円筒形のバスバー１３ａ、１３ｂが用いられる。図２では並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃがバスバー１３ａ、１３ｂで接続されることを直線部Ｐ１，Ｐ２により模式的に示している。以下では、バスバー１３ａ、１３ｂを総称してバスバー１３と記載する場合がある。
【００１５】
図１及び後述する図５に示すように、バスバー１３ａ、１３ｂは、電池１１と類似形状である円筒形の柱状である。図２に示すように、１５個の電池１１と２つのバスバー１３とは、隣り合う電池１１または隣り合う電池とバスバー１３の間の隙間を最小にする千鳥型の配置関係とされ、横方向Ｗに３列の電池列が配置される。横方向Ｗの一端（図２の上端）の電池列には７個の電池１１が、横方向Ｗの中間の電池列には６個の電池１１が配置される。横方向Ｗの他端（図２の下端）の電池列には、３個の電池１１と２個のバスバー１３とが交互に配置される。
【００１６】
電池１１は、円筒形の外形を有する。円筒形の両端部のうち一方端が正極端子、他方端が負極端子として用いられる。後述の図５に示すように、電池１１の上端には正極端子１１ａが設けられ、下端には負極端子１１ｂが設けられる。電池１１の一例を挙げると、それぞれは、直径が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍ、端子間電圧が３．６Ｖ、容量が２．５Ａｈのリチウムイオン電池である。これは説明のための例示であって、これ以外の寸法、特性値であってもよい。
【００１７】
一方、バスバー１３は、銅、アルミニウム合金等の導電性の高い金属材料により形成される。バスバー１３は、電池１１の形状及び大きさと略同じであり、外形が円筒形である。バスバー１３の軸方向両端は、単なる平面状としてもよい。また、バスバー１３の両端と外周面との連続部には断面が円弧形、または直線の面取りが形成されてもよい。この面取りにより、後述する電池ホルダ１４の第２収容部１５ｂ（図５）へ容易に挿入できる。バスバー１３の一端（図１、図５の上端）には後述の正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃの電極接触部１９（図３）が弾性的に押し付けられて溶接により接続される。バスバー１３の他端（図１の下端）には後述の負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃの電極接触部２３（図４）が弾性的に押し付けられて溶接により接続される。溶接として、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接等を用いることができる。なお、外形が円筒形のバスバー１３を例示しているが、バスバー１３は外形が円筒形に限定されるものではなく、電池ホルダ１４の第２収容部１５ｂに挿入可能であれば良い。例えばバスバー１３は、角柱状であっても良いし、上下端が円板状で各円板間を柱状体で結合する形状であっても良い。
【００１８】
図１に戻って、電池ホルダ１４は、１５個の電池１１及び２つのバスバー１３を所定の配置関係で整列配置し収容して保持する保持容器である。図１（ｄ）に電池ホルダ１４の斜視図を示す。電池ホルダ１４は、電池１１の高さと略同じ高さを有し、高さ方向Ｈの両端側がそれぞれ開口する１８個の収容部としての第１収容部１５ａと２つの収容部としての第２収容部１５ｂとが設けられる枠体である。第２収容部１５ｂは、電池ホルダ１４の横方向Ｗの他端に２つ配置される。第１収容部１５ａと第２収容部１５ｂとは同一の形状及び同一の大きさであり、軸方向に対し直交する平面についての断面形状が円形である。後述の図５に示すように、第１収容部１５ａ及び第２収容部１５ｂの両端開口は中間部より直径が小さくなっていてもよい。それぞれの電池１１は、第１収容部１５ａの１つに収容配置される。電池ホルダ１４の２つの第２収容部１５ｂにはそれぞれバスバー１３ａ、１３ｂが収容配置される。これにより、バスバー１３は、１５個の電池１１に対し、高さ方向Ｈに沿って平行に配置される。電池は１５個であり、第１収容部１５ａは１８個であるので、第１収容部１５ａのうち、３つには電池は配置されない。なお、すべての第１収容部１５ａに電池が配置され、すべての第２収容部１５ｂにバスバー１３が配置される構成としてもよい。このように電池ホルダ１４の第２収容部１５ｂにはバスバー１３が配置され、第２収容部と第１収容部とは同一形状であるので、電池ホルダとして従来から電池のみを収容するために用いられている構造を用いることができる。すなわち、第２収容部１５ｂには電池が収容可能である。これにより、電池ホルダ１４において、電池搭載スペースとバスバースペースとの兼用が可能となり、バスバー１３を用いる場合でも電池ホルダ１４の形状変更が不要となる。したがって、形状変更に伴う作業時間と、電池モジュール１０の部品コストとを低減でき、かつ、設計変更に伴う検証作業を削減できる。
【００１９】
第１収容部１５ａ及び第２収容部１５ｂの配置は、図１（ｃ）で説明した電池１１及びバスバー１３の配置関係に対応して、千鳥型の配置関係とされる。すなわち、横方向Ｗの一端（図１の紙面の裏側端）及び中間に２列の第１収容部１５ａが配置され、横方向Ｗの他端（図１の紙面の表側端）には第１収容部１５ａ及び第２収容部１５ｂを含む列が配置される。
【００２０】
かかる電池ホルダ１４としては、アルミニウムを主材料として、押出成形によって所定の形状としたものを用いることができる。電池ホルダ１４は、樹脂により形成されてもよい。
【００２１】
電池ホルダ１４において、１５個の電池１１が第１収容部１５ａに収容配置される際に、電池１１の各正極側が一方側に揃えられ、各負極側が他方側に揃えられる。図１では、一方側は高さ方向Ｈに沿って紙面の上方側で、他方側は高さ方向Ｈに沿って紙面の下方側である。
【００２２】
正極側集電部１６は、電池ホルダ１４の一方側の開口を塞ぐように配置されて、整列配置された電池１１の正極側を電気的に接続する。図１（ａ）に正極側集電部１６を示す。正極側集電部１６は、正極側絶縁板１７、及び３つの正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃを含んで構成される。
【００２３】
正極側絶縁板１７は、電池ホルダ１４と正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃとの間に配置され、これらの間を電気的に絶縁する板材である。正極側絶縁板１７には、２０個の開口が設けられ、２０個の開口の一部には、電池１１の正極電極が突き出る。かかる正極側絶縁板１７としては、所定の耐熱性と電気絶縁性とを有する樹脂成型品または樹脂シートを所定の形状に加工したものが用いられる。
【００２４】
正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、１５個の電池１１の正極側に配置される。図３は、図１に示す正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃを上方から見た拡大図である。正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、６個または７個の電極接触部１９を有する薄板である。電極接触部１９は、電池１１の正極電極、またはバスバー１３の一端にそれぞれ個別に弾性的に接触する位置関係で配置される。図３では、破線の円により電池１１を示しており、内側に斜格子を付した円によりバスバー１３を示している。かかる正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃとしては、電気的導電性を有する金属薄板について、エッチングまたはプレス加工等によって、所定の形状の電極接触部を形成したものを用いることができる。
【００２５】
正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、突き合わせた状態で略長方形の板材になるように形成され、隣り合う正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃが曲線状の分離部１９ａで分離される。各正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃにおいて、隣り合う正極集電板との間には絶縁部が設けられる。好ましくは、隣り合う正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃの間には隙間Ｇ１が形成される。
【００２６】
正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうち、縦方向Ｌの一端（図１の右端）の正極集電板１８ａには３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（図２）のうち、正極端の並列群１２ａが接続される。縦方向Ｌの一端の正極集電板１８ａは、電池モジュール１０の正極端として、図示しない正極側部材を介して別の電池モジュールの負極側部材に接続可能である。複数の電池モジュール１０を直列に接続した状態で、正極端に配置される電池モジュールにおいて、縦方向Ｌの一端の正極集電板１８ａには、電気負荷の正極端子が接続可能である。正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうち、縦方向Ｌの他端（図１の左端）の正極集電板１８ｃは負極端の並列群１２ｃに接続され、縦方向Ｌの中間の正極集電板１８ｂは中間の並列群１２ｂに接続される。
【００２７】
負極側集電部２０は、電池ホルダ１４の他方側の開口に配置され、整列配置された電池１１の負極側を電気的に接続する。図１（ｅ）に負極側集電部２０を示す。負極側集電部２０は、負極側絶縁板２１、及び３つの負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃを含んで構成される。
【００２８】
負極側絶縁板２１は、電池ホルダ１４と負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃとの間に配置され、これらの間を電気的に絶縁する板材である。負極側絶縁板２１には、２０個の開口が設けられ、２０個の開口の一部には、電池１１の負極電極が露出する。かかる負極側絶縁板２１としては、所定の耐熱性と電気絶縁性とを有する樹脂成型品または樹脂シートを所定の形状に加工したものが用いられる。
【００２９】
負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、１５個の電池１１の負極側に配置される。図４は、図１に示す負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃを上方から見た拡大図である。負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、６個または８個の電極接触部２３を有する電極部材である。電極接触部２３は、電池１１の負極電極、またはバスバー１３の他端にそれぞれ個別に接触する位置関係で配置される。図４では、二重円により電池１１が配置されることを示しており、内側に斜格子を付した円によりバスバー１３を示している。かかる負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃとしては、電気的導電性を有する金属薄板について、エッチングまたはプレス加工等によって、所定の形状の電極接触部を形成したものを用いることができる。
【００３０】
負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、突き合わせた状態で略長方形の板材になるように形成され、隣り合う負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃが曲線状の分離部２３ａで分離される。各負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおいて、隣り合う負極集電板との間には絶縁部が設けられる。好ましくは、隣り合う負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃとの間には隙間Ｇ２が形成される。
【００３１】
負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうち、縦方向Ｌの他端（図１の左端）の負極集電板２２ｃには３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（図２）のうち、負極端の並列群１２ｃが接続される。縦方向Ｌの他端の負極集電板２２ｃは、電池モジュール１０の負極端として、図示しない負極側部材を介して別の電池モジュールの正極側部材に接続可能である。複数の電池モジュール１０を直列に接続した状態で、負極端に配置される電池モジュールにおいて、縦方向Ｌの他端の負極集電板２２ｃには、電気負荷の負極端子が接続可能である。負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうち、縦方向Ｌの一端（図１の右端）の負極集電板２２ａは正極端の並列群１２ａに接続され、縦方向Ｌの中間の負極集電板２２ｂは中間の並列群１２ｂに接続される。
【００３２】
図５は、図１において、電池ホルダ１４に電池１１を収容した状態で、図１のＡ−Ａ断面に相当する拡大図である。上記で説明したように、３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃはバスバー１３ａ、１３ｂにより直列接続される。以下では、２つのバスバー１３ａ、１３ｂを便宜上、第１バスバー１３ａ及び第２バスバー１３ｂとして説明する。このとき電池モジュール１０の負極端側の正極集電板１８ｃのうち、１つの電極接触部１９には、第１バスバー１３ａの一端が接続される。図５では、正極集電板１８ｂ、１８ｃ及び負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、折れ曲がった線により模式的に示している。また、中間の負極集電板２２ｂの１つの電極接触部２３には、第１バスバー１３ａの他端が接続される。これにより、負極端の並列群１２ｃと中間の並列群１２ｂとが第１バスバー１３ａを介して直列接続される。
【００３３】
また、中間の正極集電板１８ｂの１つの電極接触部１９には、第２バスバー１３ｂの一端が接続される。また、電池モジュール１０の正極端側の負極集電板２２ａのうち、１つの電極接触部２３には、第２バスバー１３ｂの他端が接続される。これにより、中間の並列群１２ｂと正極端の並列群１２ａ（図２）とが第２バスバー１３ｂを介して直列接続される。
【００３４】
なお、バスバー１３の一端面の中心には、電池１１の正極端子と同様の形状の凸部を形成することもできる。これにより正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃの電極接触部１９との接触状態を電池１１の場合とより近くすることができる。
【００３５】
図１に戻って、ポスト２４，２５は、電池ホルダ１４の一方側に配置される正極側集電部１６と他方側に配置される負極側集電部２０とを、ネジ等の締結部材（図示せず）を用いて締結するために用いられる。ポスト２４，２５は、絶縁材料で構成され、電池ホルダ１４、正極側集電部１６、負極側集電部２０とともに、全体として一体化させる。図１（ｂ）にポスト２４，２５を示す。ここでは、電池ホルダ１４の縦方向Ｌの両端部において、紙面上の右側にポスト２４が、左側にポスト２５が配置される。
【００３６】
図１（ｂ）に示されるように、ポスト２４，２５は、電池ホルダ１４の縦方向Ｌ両端に形成された窪み１４ａに宛がって配置され、横方向Ｗの位置ずれを防止することができる。ポスト２４，２５において、横方向Ｗの中間部の高さ方向両端部に、締結部材用のネジ部が設けられてもよい。
【００３７】
このように、電池モジュール１０は、電池ホルダ１４に電池１１を収容し、その際に、電池１１の各正極側を一方側に揃え、各負極側を他方側に揃え、正極側に正極側集電部１６が配置され、負極側に負極側集電部２０が配置される。そして、ポスト２４，２５を介して締結部材等でこれらが一体化される。
【００３８】
上記の電池モジュール１０によれば、電池１１の向き及び電池ホルダ１４を変更することなく、電池１１の接続パターンを変更可能とすることができる。
【００３９】
例えば、上記の電池モジュール１０では、５個の電池１１を１つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃとして、３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃが直列接続される。言い換えれば、本例の電池の接続パターンは、並列接続数が５であり、直列接続数が３である。さらに多い容量が必要なときには、並列接続数を多くすればよい。並列接続数は、集電板のサイズで概ね決定される。一方、大きい電圧が必要なときには、直列接続数を多くすればよい。
【００４０】
例えば、後述の図７、図８で示す別例のように、電池の接続パターンは、並列接続数を４つとし、直列接続数を４つとすることができる。この場合には、本例の構成よりも並列接続数が減ることで容量が小さくなるが、直列接続数が増えることで電圧を高くできる。このように電池の接続パターンが変更される場合でも、電池の向き及び電池ホルダ１４を変更する必要がない。また、電池の接続パターンに応じて、電池モジュール１０の全体の大きさ及び形状を変更する必要がない。これにより、限られた電池モジュールの配置スペースに対して、様々な電池接続パターンを実現できる。
【００４１】
なお、上記では、複数の電池モジュールを直列接続する場合を説明したが、１つの電池モジュールを、電気機器の電源として独立して用いることもできる。
【００４２】
図６は、実施形態の別例における電池モジュール１０を示している図５に相当する図である。本例の構成では、電池ホルダ１４において、第１収容部１５ａ及び第２収容部１５ｂが、円筒形の孔である。そして、第１収容部１５ａ及び第２収容部１５ｂのそれぞれの両端には、リング状の断熱材２６が配置され、各収容部１５ａ、１５ｂには、断熱材２６を介して電池１１またはバスバー１３が配置される。断熱材２６は、電池ホルダ１４を構成する材料よりも熱伝導率が低いことが好ましい。断熱材２６は、一部の電池が異常発熱した場合に、他の正常な電池に対する熱影響を抑制する役割を果たす。断熱材２６として、好適な材料は、耐熱性の高い樹脂を含む材料である。また、断熱材２６は電池の両端のみに設けられ、電池の中間部と第１収容部１５ａとの間には空気層が形成される。空気層は断熱材２６より熱伝導率が低いので、断熱機能を向上させることができる。
【００４３】
さらに、バスバー１３と第２収容部１５ｂとの間の両端にも第１収容部１５ａと同様に断熱材２６が設けられる。これにより、バスバー１３が高温になった場合でもその熱の影響が電池に及ぶことを抑制できる。その他の構成及び作用は、図１から図５の構成と同様である。
【００４４】
図７は、実施形態の別例における電池モジュールを構成する正極集電板２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを示している図３に対応する図である。図８は、別例における電池モジュールを構成する負極集電板３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを示している図４に対応する図である。
【００４５】
本例の構成では、正極集電板及び負極集電板がそれぞれ４つに分けられている。本例の電池モジュールでは、４個の電池１１を１つの並列群として、４つの並列群が直列接続される。言い換えれば、本例の電池の接続パターンは、並列接続数が４で、直列接続数が４である。そして、１つの正極集電板２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄと１つの負極集電板３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄとに、電池ホルダに収容保持された１つのバスバー１３ａ、１３ｂ、１３ｃの両端がそれぞれ接続されて隣り合う並列群が電気的に直列接続される。このように、図１から図５の構成に対し、正極集電板及び負極集電板の形状と配置数を変更するのみで、電池の向き及び電池ホルダを変更することなく、電池の接続パターンを変更できる。このように、様々な電気的接続パターンに対して集電板の形状変更のみで対応可能であり、同一の形状及び規格の電池を用いて任意の並列接続数及び直列接続数を選択することで、様々な要求仕様に対応した電池モジュールを提供することができる。その他の構成及び作用は、図１から図５の構成と同様である。
【００４６】
図９は、実施形態の別例における電池モジュールを構成する複数の電池１１及びバスバー１３ａ、１３ｂと、正極集電板１８ａ、１８ｂ、１８ｃとの位置関係を示している上方から見た略図である。図１０は、別例における電池モジュールを構成する複数の電池１１及びバスバー１３ａ、１３ｂと、負極集電板２２ａ、２２ｂ、２２ｃとの位置関係を示している上方から見た略図である。
【００４７】
本例の構成では、８つの電池１１からなる負極側の並列群１２ｃと、それぞれ７つの電池１１からなる中間、及び正極側の並列群１２ｂ、１２ａとがバスバー１３ａ、１３ｂにより直列接続される。また、電池１１及びバスバー１３は千鳥配置ではなく、縦方向及び横方向のそれぞれに隣り合って並んだ配置としている。本例の場合には、電池の接続パターンは、並列接続数が８または７であり、直列接続数が３である。このように３つの並列群１２ａ、１２ｂ、１２ｃが、正極集電板及び負極集電板とバスバー１３とにより直列接続される。その他の構成及び作用は、図１から図５の構成と同様である。
【００４８】
図１１は、実施形態の別例における電池モジュール１０の全体構成を示している分解斜視図である。図１１に示す電池モジュール１０はいわゆるラックに複数を積層状態に設置する電池モジュールを想定している。図１２は、図１１において、電池１１の接続状態を説明するための図であって、電池ホルダ４５を構成する上側ホルダ板４５ａ及び下側ホルダ板４５ｂを省略して示している図１１のＢ−Ｂ断面相当図である。本例の構成では、１１９個の電池１１からなる５つの並列群４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅが４つの中間バスバー４３により直列接続される。また、負極端（図１１の左端）の並列群４２ｅに負極端バスバー４４が接続される。負極端バスバー４４は、電池モジュール１０の負極端としての機能を有する。
【００４９】
電池ホルダ４５は、電池１１の上下（高さ方向Ｈ）部分により電池１１の横方向（縦方向Ｌ及び横方向Ｗ）の位置を制限する上下のホルダ板４５ａ、４５ｂにより形成される。電池ホルダ４５により位置決めされる複数の電池１１は、中間バスバー４３及び負極端バスバー４４を横方向Ｗの他端（図１１の紙面の表側端）の列の一部に含んだ状態で、縦方向Ｌ及び横方向Ｗのそれぞれに隣り合って並んで配置される。図１２では、中間バスバー４３及び負極端バスバー４４を斜格子で示している。複数の電池１１は、横方向Ｗの他端を除いて、縦方向Ｌ及び横方向Ｗに複数ずつ並んで設置される。電池ホルダ４５の横方向Ｗの他端では、５つの電池１１と、１つの中間バスバー４３あるいは負極端バスバー４４とが縦方向Ｌに沿って交互に設置される。図１１では、内側が無地の円筒形状により電池１１を示しており、斜格子を付した円筒形状により中間バスバー４３及び負極端バスバー４４を示している。
【００５０】
電池ホルダ４５に収容された各電池１１の高さ方向Ｈ一方側（図１１の上側）には上側ホルダ板４５ａを介して５つの正極集電板４６が配置される。上側ホルダ板４５ａには収容部としての複数の孔４５ｃに電池１１の上部を収容可能である。そして、その複数の孔４５ｃの一部には、中間バスバー４３または負極端バスバー４４の上部が位置決めされて配置されている。複数の正極集電板４６は、それぞれ同一形状で矩形状に形成され、縦方向Ｌに並んで配置される。正極集電板４６のうち、横方向Ｗ他端部には、縦方向Ｌ一方側（図１１の右側）に突出する突部４６ａと、縦方向他方側（図１１の左側）に窪んだ凹部４６ｂとが形成される。縦方向Ｌに隣り合う２つの正極集電板４６では、一方の正極集電板の突部４６ａが他方の正極集電板の凹部４６ｂに嵌り込んでいる。
【００５１】
電池ホルダ４５に収容された各電池１１の高さ方向Ｈ他方側（図１１の下側）には下側ホルダ板４５ｂを介して５つの負極集電板４８が配置される。下側ホルダ板４５ｂには収容部としての複数の孔４５ｄに電池１１の下部を収容可能である。そして、その複数の孔４５ｄの一部には、中間バスバー４３または負極端バスバー４４の下部が位置決めされて配置されている。複数の負極集電板４８は、それぞれ同一形状で矩形状に形成され、縦方向Ｌに並んで配置される。
【００５２】
複数の中間バスバー４３は、高さ方向Ｈ一端が、正極集電板４６の縦方向Ｌ一端（図１１の右端）の突部４６ａに形成された電極接触部１９に接続され、高さ方向Ｈ他端が、負極集電板４８の縦方向Ｌ他端（図１１の左端）に形成された電極接触部２３に接続される。負極端バスバー４４は、縦方向Ｌ他端の負極集電板４８において、縦方向Ｌ他端で横方向Ｗ他端（図１１の紙面の表側端）の電極接触部２３に接続される。
【００５３】
また、各電池１１の正極端子が正極集電板４６の電極接触部１９に接続され、負極端子が負極集電板４８の電極接触部２３に接続される。これにより、複数の電池１１が同じ正極集電板４６及び同じ負極集電板４８により並列に接続された５つの並列群４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅに分けられる。そして、５つの並列群４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅは、４つの中間バスバー４３により直列接続される。このとき、正極端である縦方向Ｌ一端（図１１、図１２の右端）に配置された正極集電板４６の突部４６ａが、電池モジュール１０の正極端子となる。本例の構成では、図１から図５の構成におけるポスト２４，２５（図１）は設けられていない。その代わりに、正極集電板４６、上側ホルダ板４５ａ、下側ホルダ板４５ｂ及び負極集電板４８は、図示しない拘束手段により結合される。拘束手段は、正極集電板４６、上側ホルダ板４５ａ、下側ホルダ板４５ｂ及び負極集電板４８を内側に収容する電池ケース（図示せず）であってもよい。その他の構成及び作用は、図１から図５の構成、または図９、図１０の構成と同様である。
【００５４】
図１３は、実施形態の別例における電池モジュール１０の全体構成を示している分解斜視図である。本例の構成では、図１１、図１２の構成における正極集電板及び負極集電板のそれぞれが、横方向Ｗ（列方向）に２つで、縦方向Ｌ（行方向）に６個に分離されるように、１２個の正極集電板４９及び負極集電板５０を含んでいる。
【００５５】
また、電池ホルダ４５により位置決めされる複数の電池１１のうち、縦方向Ｌ他端（図１３の左端）で横方向Ｗ中間部には１つの電池が配置されず、その代わりに第２中間バスバー５１が、電池ホルダ４５により位置決めされるように設定されている。第２中間バスバー５１は、横方向Ｗ他方側（図１３の紙面の表側）に配置された負極集電板５０と横方向Ｗ一方側（図１３の紙面の裏側）に配置された正極集電板４９とを接続する。
【００５６】
また、横方向Ｗに隣り合う正極集電板４９は、高さ方向Ｈ一方側から見て中心に対し１８０度回転させた形状と同じになるように配置される。すべての正極集電板４９は、同じ形状のものが用いられ、配置の向きが異なっている。そして、複数の電池１１は、縦方向Ｌに６つ、横方向Ｗに２つに分かれて、１２個の並列群５２に分かれている。縦方向Ｌに並んだ並列群５２は、中間バスバー４３により直列接続される。図１３では隠れているが、電池ホルダ４５において、横方向Ｗ一端（図１３の紙面の裏側端）にも横方向Ｗ他端（図１３の紙面の表側端）と同様に５つの中間バスバーが位置決めされて設置されている。
【００５７】
また、各電池１１の正極端子が正極集電板４９の電極接触部に接続され、負極端子が負極集電板５０の電極接触部に接続される。すなわち、横方向Ｗに隣り合う並列群５２は、電池ホルダ４５の縦方向Ｌ他端（図１３の左端）を除いて第２中間バスバー５１を備えていないことにより互いに電気的に接続されていない。これと共に、電池ホルダ４５の縦方向Ｌ他端に位置して横方向Ｗに隣り合う並列群５２は、第２中間バスバー５１を備えていることにより直列に接続されている。これにより、複数の並列群５２は、図１３に矢印αで示すように、正極端から負極端に向かって直列接続される。すなわち、複数の並列群５２の直列接続の始端と終端とが電池ホルダ４５の同一辺に設けられる。
【００５８】
そして、本例の構成では、５０個の電池１１からなる１２個の並列群５２が複数の中間バスバー４３及び第２中間バスバー５１により直列接続される。また、負極端に位置し、かつ横方向Ｗ一端（図１３の紙面の裏側端）で縦方向Ｌ一端（図１３の右端）に位置する並列群（図示せず）には、負極端バスバー（図示せず）が接続される。負極端バスバーは、電池モジュール１０の負極端として機能する。また、横方向Ｗ一端で縦方向Ｌ他端（図１３の左端）に位置する正極集電板４９には、縦方向Ｌに突出する突部４９ａが形成される。その突部４９ａは、中間端子として用いられてもよい。その他の構成及び作用は、図１１、図１２の構成と同様である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  電池モジュール、１１  電池、１１ａ  正極端子、１１ｂ  負極端子、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  並列群、１３ａ，１３ｂ  バスバー、１４  電池ホルダ、１４ａ  窪み、１５ａ  第１収容部、１５ｂ  第２収容部、１６  正極側集電部、１７  正極側絶縁板、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  正極集電板、１９  電極接触部、１９ａ  分離部、２０  負極側集電部、２１  負極側絶縁板、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  負極集電板、２３  電極接触部、２３ａ  分離部、２４，２５  ポスト、２６  断熱材、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ  正極集電板、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、３０ｄ  負極集電板、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ  並列群、４３  中間バスバー、４４  負極端バスバー、４５  電池ホルダ、４５ａ  上側ホルダ板、４５ｂ  下側ホルダ板、４５ｃ、４５ｄ  孔、４６  正極集電板、４６ａ  突部、４６ｂ  凹部、４８  負極集電板、４９  正極集電板、４９ａ  突部、５０  負極集電板、５１  第２中間バスバー、５２  並列群、５３  並列接続群。
【図１】
2018061737.tif 000003
【図２】
2018061737.tif 000004
【図３】
2018061737.tif 000005
【図４】
2018061737.tif 000006
【図５】
2018061737.tif 000007
【図６】
2018061737.tif 000008
【図７】
2018061737.tif 000009
【図８】
2018061737.tif 000010
【図９】
2018061737.tif 000011
【図１０】
2018061737.tif 000012
【図１１】
2018061737.tif 000013
【図１２】
2018061737.tif 000014
【図１３】
2018061737.tif 000015
【国際調査報告】
2018061737.tif 000016
2018061737.tif 000017
2018061737.tif 000018
2018061737.tif 000019